ДЕТЕКТИРОВАНИЕ НАГРЕВА ВОДЫ И ЛЬДА ИМПУЛЬСАМИ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ Nd:YAG ЛАЗЕРА ПО СПЕКТРУ СПОНТАННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ
Першин С. М., Бункин А. Ф.
Институт космических исследований РАН, Москва; Институт общей физики РАН
Экспериментально обнаружен
нагрев дважды дистиллированной воды импульсами второй гармоники
Nd:YAG лазера длительностью
8 нс при увеличении частоты их следования. Измерения проводились
в дистанционной схеме обратного рассеяния по температурному сдвигу
статистического центра полосы спонтанного КР на валентных OН-колебаниях.
При изменении частоты повторения импульсов от 0,5 до 8 Гц измерен
коэффициент (3 °С/Гц) нагрева воды в объеме, ограниченном фокальной
областью пучка. Подобная зависимость с коэффициентом 4 °С/Гц наблюдалась
для образцов массивного льда. Экспериментально обнаружено уширение
полосы комбинационного рассеяния (КР) на валентных OН-колебаниях
во льду до его фазового перехода в жидкость при локальном нагреве
импульсным излучением лазера. При увеличении частоты повторения
импульсов до 8 Гц зарегистрированы несимметричное обогащение спектра
КР и сдвиг статистического центра полосы КР с коэффициентом (2,9±0,9)
см-1Гц-1. Оценки температурных коэффициентов
уширения и сдвига, для случая адиабатического локального нагрева
тающего льда, показали аномально большие значения: 3600 и 800
см-1/град соответственно. Этот факт может быть интерпретирован
как спектральные проявления развития флуктуаций параметров среды
на начальном этапе фазового прохода. Мы предполагаем, что в этом
случае таким флуктуирующим параметром является число водородных
связей. При этом двустороннее уширение полосы КР является еще
одним свидетельством аномально высокой величины межмолекулярного
взаимодействия в воде. Следует отметить, что примененный в эксперименте
радиационный нагрев льда и воды с последующим спектральным анализом
полосы КР этого же излучения являются тонким инструментом бесконтактного
исследования фазовых переходов.